300MW火力发电机组锅炉汽包水位仪表控制系71490.docx

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1、参考文献目录第1节绪论-O-1.1设计目的-22附录23老师批阅：1 -1.2设计内容-1 -第2节汽包水位调整对象的干扰分析错误!未定义书签。第3节锅炉汽包水位的动态特性错误!未定义书签。1.1 汽包水位在给水量作用下的动态特31.2 汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性4第4节限制方案设计6第5节限制系统各环节仪表的配置、选型及参数的确定75.1 调整器的选型75.2 执行器的选型95.3 变送器的选型125.4 传感器的选型145.5 伺服放大器的选型155.6 电动操作器的选型165.7 显示仪表的选型18个人总结20致谢21老师批阅:第1节绪论1.1 设计目的锅炉是电厂和化工厂里常见的

2、生产设备，锅炉限制是一个比较困难的限制过程，为适应负荷的须要以及锅炉的运行平安，各个环节的工艺参数必需严格限制，为了使锅炉能正常运行，必需维持锅炉的水位在肯定的范围内，这就须要限制锅炉汽包的水位。汽包水位很重要，汽包水位是表征锅炉平安运行的重要参数，由于配置、安装、运行及维护不当的缘由，汽包水位测量系统存在测量值与实际值不符的状况，将严峻影响机组的平安稳定运行。水位过高会影响汽水分别的效果，使蒸汽带液，损坏汽轮机叶片；假如水位过低会损坏锅炉，甚至引起爆炸。可见锅炉汽包水位限制在锅炉设备限制系统中的重要性。本论文设计的是锅炉汽包水位限制系统，利用限制装置和被控对象组成了一个自动限制系统。1.2

3、设计内容合理选择传感器、变送器、调整器和执行器依据要求设计总体方案，实现对高压加热器水位的限制。被调量是汽包水位，调整量是给水量。它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的挥发量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内。画出系统款图及接线图，设计调整器的组态。第2节、汽包水位调整对象的干扰分析锅炉的汽水系统原理图如图1所示。蒸汽图1锅炉汽水系统原理图的故这一干扰可以放到其他干扰中考虑。燃烧流量的变更要经过燃烧系统变成热量，才能为水汲取，继而影响气化量，这个干扰通道的传递滞后都比较大。蒸汽负荷变更时按用户须要量而变更的不行控因素。剩下的只有给水量可作为调整参数。第3节、锅炉汽包水位的动态特性3.1

4、 汽包水位在给水量作用下的动态特老师批阅:影响汽包水位变更的干扰因素有：给水量的干扰，蒸汽负荷变更，燃料量变更，汽包压力变更等。汽包压力变更不是干脆影响水位的，而是通过汽包压力上升时的“自凝聚”和压力降低时的“自蒸发”过程引起水位变更的。况且，压力变更的缘由往往是出于热负荷和蒸汽负荷的变更所引起图2给水流量扰动下水位阶段响应曲线图2所示是给水量作用下，水位的阶跃响应曲线。把汽包和给谁看做单容量无自衡过程，水位阶跃响应如图中线。考虑到给水温度低于汽包内的饱和水温度，当它进入汽包后汲取了原来的饱和水中的一部分热量，使锅炉的蒸汽产量下降，水面以下的汽包总体积VS也就相应减小，导致水位下降。VS对对水

5、位的影响可以用图中的曲线H2表示。水位H的实际响应曲线是Hi和42的总和。从图可知，响应过程有一段拖延时间ro给水的过冷度越大，纯拖延时间也越大。给水扰动下的传递函数可以近似表示为C3鼠急(j()-P/S)SeKo为响应速度，即给水流量作单位流量变更时，水位的变更速度，(nms)/(th)o滞，秒。时3.2 汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性蒸汽流量扰动主要来自汽轮机的负荷变更，这是一个常常发生的扰动，属于调整系统的外扰。在蒸汽流量。扰动左右下，水位的阶跃响应曲线如图3所示。老师批阅:图3汽包水位在蒸汽流量扰动作月当蒸汽流量突然增加时，由于虚假水位现象，在起先阶段水位不仅不会下降却反而先上升，

6、然后下降（反之，当蒸汽流量突然削减时，则水位先下降，然后上升）。蒸汽流量D突然增加时，实际水位的变更H是不考虑水面下汽包涵积变更时的水位变更Hl与只考虑水面下汽包涵积变更所引起水位变更H2的叠加，即F=(1+K4)Ff用传递函数来表述为H(三)MS)(三).z5D(三)D(三)TS+l式中，Kf-响应速度，即蒸汽流量变更单位流量时水位的变更速度，(11uns)/(th)K2一响应曲线法的放大系数T2一响应曲线距的时间常数“虚假水位”变更大小与锅炉的工作压力和蒸发量有关，如一般10023077的中、高压锅炉，当负荷突然变更10%时，“虚假水位”可达3040mm。“虚假水位”变更属于反响特性，其变

7、更与锅炉的压力和蒸发量的大小有关，而与给水量无关。老师批阅:第4节、限制方案设计目前较为成熟的锅炉汽包水位限制方案有单冲量限制系统、双冲量限制系统及三冲量限制系统。单冲量限制系统。即汽包水位的单回路水位限制系统；双冲量限制系统。即在单冲量系统的基础上引入了蒸汽流量信号；三冲量限制系统。是在双冲量系统的基础上再引入给水流量信号而构成。本次方案采纳三冲量限制系统。三冲量限制系统：三冲量简洁地说就是三参数调整一般应用在蒸汽锅炉液位限制利用液位、蒸汽流量和给水流量三个参数进行液位限制。在这个限制系统中，汽包液位是被控量，是主冲量信号；蒸汽流量、给水流量是两个协助冲量信号。该限制系统实质上就是前馈加反馈

8、限制系统，它能有效地克服假液面和给水干扰对限制系统的影响系统框图为图4所示。图4三冲量限制系统框图限制方案如图5所示。图5三冲量水位限制系统老师批阅:从系统框图可以看出，单级三冲量限制系统有两个闭合回路：一个是由给水流量W、给水变送器、调整器和调整阀组成的内回路；另一个是由汽包水位对象和内回路构成的主回路。蒸汽流量D及其蒸汽变送器未包含在这两个闭合回路之内。但它的引入可以改善限制质量，且不影响闭合回路工作的稳定性。所以三冲量限制的实质是前馈加反馈的限制系统。三冲量汽包水位调整的优点是：相对单冲量和双冲量限制系统，其限制品质最好，能有效地满意系统对快速性、稳定性、精确性的要求，能有效地避开“虚假

9、水位”现象。第5节、限制系统各环节仪表的配置、选型及参数的确定在汽包水位限制系统设计中，所需运用的仪表有调整器、执行器、变送器、传感器、伺服放大器、电动操作器、显示仪表。其选型如下5.1 调整器的选型所选调整器的型号为DTZ-2100（1） DTZ2100工作原理关闭或打开平安阀，不致使被调参数进入非平安值区域，常用于化工设备的放空系统，DTZ-2100全刻度指示调整器是调整单元的一个基型品种，对被控值与给定值之差进行比例、微分、积分运算输出，420mA直流信号送至执行机构，实现对温度、压力、液面、流量等到工艺参数的自动调整。全刻度指示调整器前面板有一双针或双光柱，全刻度指示表，在同一刻度标尺

10、上同时指示测量值及给定值。由二指针的示差干脆读出偏差量，指示醒目，简洁视察调整结果，手动和自动之间的切换是无平衡无扰动的，操作便利。全刻度指示调整器，还具有前馈功能，和抗积分、饱和功能，前馈调整器，可以克服滞后现象，提高调整质量。抗积分饱和调整在工艺过程异样，状况下能快速老师批阅：或后缩机的防喘系统。（2） 技术参数输入信号：1-5V,DC内给定信号：15V.DC外给定信号：420mA.DC调整作用：比例+积分+微分比例带：2500席积分时间：0.012.5分0.125分微分时间：0.0410分（可切除）输入，给定指示表：指示范围：0100乐误差:1%输出指示表：指示范围0100%,误差2.5

11、%输出信号：420mA,DC切换特性：属于无平衡无扰动切换。自动/软手动切换扰动量小于满度的土0.25%硬手动/软手动或自动切换扰动量小于满度的0.25%软手动/硬手动切换扰动量小于满度的5%负载阻抗：250Q750Q最大工作电流：约20OmA功耗：6W。电源:24V.DCQ重量：6kg工作条件：四周环境温度：040老师批阅:相对湿度：85%工作振动：频率W25HZ全振幅WO.Imm前馈信号：15V.DC420mA.DC（适用于前馈调整器）前馈系数：0.81.2（适用于前馈调整器）。刻度误差：0.5%（适用于前馈调整器）限制范围：高限：75105%（适用于抗饱和调整器）低限：-525%（适用于

12、抗饱和调整器）刻度误差：0.5%（3） 端子接线图飞入15VDCl-5V.DC4-20mA前馈号出湍第42mADC图6DTZ2100端子接线图5.2 执行器的选型执行器在自动限制系统中的作用是接受来自限制器的限制信号，通过其本身开度的变更，从而达到限制流量的目的。本系统所选用的执行器为ZAZN电动双座调整阀(1) 概述ZAZN电动双座调整阀，由DDZ型直行程电动执行机构和直通双座阀两部分组成。以单项沟通220V电源为动力，接受O10或mA或420mA直流信号，自动地限制调整阀开度，达到对管道内流体的压力、流量、温度、液位等工艺参数的连续调整。座阀有上、下两个阀芯球，流体作用在上、下阀芯上的推力

13、，其方向相反而大小接近，不平衡力很小，允许压差大，额定流量系数比同口径的单座阀大，但该阀的泄漏较单座阀大。适用于对泄露量要求不严格，阀前后压差较大的干净介质场合。(2) 阀体。型式：直通双座铸造球型阀0公称通径：25、32、40、5065、80、100、125、150、200、250、300mm公称压力：PNl.6、4.0、6.4MPa法兰标准：JB/T79.1-94、79.2-94等材料：铸钢(ZG230-450)铸不锈钢(ZGICrl8Ni9Ti、ZGICrl8Nil2Mo2Ti)等上阀盖：标准型17+230、散热型+230+450oCs低温型-60-196、水纹管密封-40+350C(3

14、) 阀内组件阀芯型式：双座柱塞型阀芯0流量特性：等百分比特性和线性特性(4) 执行机构型号：电动执行器DKZ-410技术参数:老师批阅:表1DKZ-410技术参数项目名称DKZ标准型限制机构输入信号4-2OmA或O-IOVDC反馈信号0-IOmAdc4-20mAdc死区0.4%3%基本误差2.5%回差1.5%限位开侧/闭侧开度检测精密导电塑料电位器动力动力220V50Hz驱动电机伺服电机附属机构加热器选择件手动机构手轮安装条件环境温度无加热器一25C+70C相对湿度95%环境气体无腐蚀性气体接线口十四线插头防护等级端子接线图反行一-O-二二二正奥栈一-O一正行-。一反窿住4-O-中技一22O5OH/iV-图7DKZ-410接线图5.3 变送器的选型变送器在自动检测和限制系统中的作用，是对各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量进行检测，以供显示、纪录或限制只用O限制系统中所选的变送器的型号为CR-604,为锅炉专用液位计。(1) CR-604概述CR-604锅炉专用分体式液位计，采纳独特结构，将抗高温、耐高压、抗腐蚀性能集于一